(57)【要約】  運転者の覚醒状態を維持させる覚醒状態維持装置および覚醒状態維持方法。覚醒状態維持装置（１００）において、視覚刺激制御部（１０７）が、初期設定時間と車両の検出速度との積に応じた初期表示位置を算出し、表示手段において初期表示位置に、覚醒状態を喚起させる視覚刺激仮想物体に関する視覚刺激画像を表示させると共に、その表示のタイミングからの時間経過に伴って視覚刺激仮想物体が車両に検出速度で近づいてくるように見せる視覚効果を用いて、視覚刺激画像を更新し、その表示のタイミングから初期設定時間が経過するときに、音信号制御部（１０５）が音信号を出力し、振動制御部（１０６）が振動を出力する。こうすることで、運転者は、徐々に近づいて来るように表示された視覚刺激仮想物体を自車両が乗り越えたことを、視覚、聴覚及び触覚の各面から感じることができるので、運転者の覚醒状態を維持させることができる。
2011138855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、前記車両の運転者の覚醒状態を維持する覚醒状態維持装置であって、
前記車両の速さに関する情報を取得する速度情報取得手段と、
前記速さに基づいて時間情報を算出するタイミング制御手段と、
所定の時間間隔を空けて、トリガー信号を出力するトリガー手段と、
前記トリガー信号を取得すると、前記時間情報と前記速さとの積に応じた仮想離間距離を算出し、仮想空間上で当該仮想離間距離だけ前記車両から離れた位置に視覚刺激仮想物体を配置し、前記視覚刺激仮想物体を所定の表示方法に応じて表示するための視覚刺激画像を生成し、表示させると共に、前記表示のタイミングからの時間経過に伴って前記視覚刺激仮想物体が前記車両に前記速さで近づいてくるように見せる視覚効果を用いて、前記視覚刺激画像を更新する視覚刺激制御手段と、
前記視覚効果を用いて近づいてくるように見える前記視覚刺激仮想物体を前記車両が乗り越えたと運転者に感じさせるタイミングで音信号もしくは振動を出力する感覚刺激制御手段と、
を具備する覚醒状態維持装置。
【請求項２】
前記視覚刺激制御手段は、前記表示のタイミングから前記時間情報をカウントダウンし、前記時間情報と前記速さとの積に応じた位置に前記視覚刺激仮想物体を配置した、視覚刺激画像を表示させ、
前記感覚刺激制御手段は、前記表示のタイミングから前記時間情報をカウントダウンし、前記時間情報がゼロ未満になった時に、前記音信号もしくは前記振動を出力する、
請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項３】
前記視覚刺激制御手段および前記感覚刺激制御手段は、前記速さが変化する場合には、変化前後の速さに基づいて前記カウントダウンした時間情報を更新する、
請求項２に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項４】
前記視覚刺激制御手段は、前記車両の前方の道路形状に応じて視覚刺激画像を生成し、当該視覚刺激画像と前記車両の前方画像とを重ねて表示させる、
請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項５】
前記表示制御手段は、前記運転者の眼球位置を検出し、前記眼球位置に基づいて前記視覚刺激仮想物体を前記視覚刺激画像として表示させる、
請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項６】
自車両が特定の区間を通過しているか否かを判定する区間通過判定手段をさらに具備し、前記区間通過判定手段が特定の区間を通過していると判定した場合には前記トリガー手段が前記トリガー信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項７】
車両の運転者の覚醒状態を維持する覚醒状態維持方法であって、
速度情報取得手段が、前記車両の速さに関する情報を取得し、
タイミング制御手段が、前記速さに基づいて時間情報を算出し、
トリガー手段が、所定の時間間隔を空けて、トリガー信号を出力し、
視覚刺激制御手段が、前記トリガー信号を取得すると、前記時間情報と前記速さとの積に応じた仮想離間距離を算出し、仮想空間上で当該仮想離間距離だけ前記車両から離れた位置に視覚刺激仮想物体を配置し、前記視覚刺激仮想物体を所定の表示方法に応じて表示するための視覚刺激画像を生成し、表示させると共に、前記表示のタイミングからの時間経過に伴って前記視覚刺激仮想物体が前記車両に前記速さで近づいてくるように見せる視覚効果を用いて、前記視覚刺激画像を更新し、
感覚刺激制御手段が、前記視覚効果を用いて近づいてくるように見える前記視覚刺激仮想物体を前記車両が乗り越えたと運転者に感じさせるタイミングで音信号もしくは振動を出力する覚醒状態維持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の覚醒状態を維持させる覚醒状態維持装置および覚醒状態維持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路などの単調な道路を走行すると、運転者は、眠気を感じ易くなる。すなわち、運転者の覚醒度の低下が起こり易くなる。【０００３】
このような運転者の覚醒度の低下を防止する技術として、居眠り防止用舗装方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された居眠り防止用舗装方法によれば、路面に凹凸を設けることで、その凹凸の上を車両が走行する際に振動および音が発生する。【０００４】
また、居眠り防止機能付きの車載用音響再生装置（つまり、覚醒状態維持装置）がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された車載用音響再生装置は、車室内のスピーカ又は振動装置を用いてランダムな低音振動を発生させることにより、道路上に設けられた凹凸の上を車両が走行する際に生じる振動および音を疑似的に再現する。これにより、車両が道路上に設けられた凹凸の上を走行しなくても、道路の凹凸を運転者に対して擬似的に体感させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−００８４０１号公報
【特許文献２】特開昭５９−２１６３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の覚醒状態維持装置が発生するランダムな低音振動は、車両の走行状態および走行環境と無関係であるため、必然的に臨場感が乏しくなる。このため、運転者に緊張感を持たせる効果も十分ではなく、従来技術によっては覚醒維持効果の持続期間を長くすることは困難であった。【０００７】
本発明の目的は、車両の走行状態に合わせて、運転者の視覚を刺激するための画像を表示し、かつ、聴覚を刺激するための音、または触覚を刺激するための振動を発生させることにより、運転者の覚醒状態を維持させる覚醒状態維持装置および覚醒状態維持方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様の覚醒状態維持装置は、車両に搭載され、前記車両の運転者の覚醒状態を維持する覚醒状態維持装置であって、前記車両の速さに関する情報を取得する速さ情報取得手段と、前記速さに基づいて初期設定時間を算出する手段であって、前記初期設定時間が前記速さに反比例する、算出手段と、前記初期設定時間と前記速さとの積に応じた初期表示位置を算出し、表示手段の前記初期表示位置に、覚醒状態を喚起させる視覚刺激仮想物体に関する視覚刺激画像を表示させると共に、前記表示のタイミングからの時間経過に伴って前記視覚刺激仮想物体が前記車両に前記速さで近づいてくるように見せる視覚効果を用いて、前記視覚刺激画像を更新する表示制御手段と、前記表示のタイミングから前記初期設定時間が経過するときに、音信号を出力する発音制御手段と、前記表示のタイミングから前記初期設定時間が経過するときに、振動を出力する振動制御手段と、を具備する。【０００９】
本発明の一態様の覚醒状態維持方法は、車両の運転者の覚醒状態を維持する覚醒状態維持方法であって、前記車両の速さに関する情報を取得する取得ステップと、前記速さに基づいて初期設定時間を算出するステップであって、前記初期設定時間が前記速さに反比例する、算出ステップと、前記初期設定時間と前記速さとの積に応じた初期表示位置を算出し、表示手段の前記初期表示位置に、覚醒状態を喚起させる視覚刺激仮想物体に関する視覚刺激画像を表示させると共に、前記表示のタイミングからの時間経過に伴って前記視覚刺激仮想物体が前記車両に前記速さで近づいてくるように見せる視覚効果を用いて、前記視覚刺激画像を更新する表示制御ステップと、前記表示のタイミングから前記初期設定時間が経過するときに、音信号を出力する発音制御ステップと、前記表示のタイミングから前記初期設定時間が経過するときに、振動を出力する振動制御ステップと、を具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両の走行状態に合わせて、運転者の視覚を刺激するための画像を表示し、かつ、聴覚を刺激するための音、または触覚を刺激するための振動を発生させることにより、運転者の覚醒状態を維持させる覚醒状態維持装置および覚醒状態維持方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る覚醒状態維持装置の構成を示すブロック図
【図２】視覚刺激制御部の処理の説明に供する図
【図３】視覚刺激制御部による表示方法の説明に供する図
【図４】音信号制御部の動作説明に供するフロー図
【図５】振動制御部の動作説明に供するフロー図
【図６】視覚刺激制御部の動作説明に供するフロー図
【図７】本発明の実施の形態２に係る覚醒状態維持装置の構成を示すブロック図
【図８】音信号制御部の動作説明に供するフロー図
【図９】振動制御部の動作説明に供するフロー図
【図１０】視覚刺激制御部の動作説明に供するフロー図
【図１１】本発明の実施の形態３に係る覚醒状態維持装置の構成を示すブロック図
【図１２】視覚刺激制御部の動作説明に供するフロー図
【図１３】車両、カメラ、視覚刺激仮想物体、および白線の位置関係を示す図
【図１４】本発明の実施の形態４に係る覚醒状態維持装置の構成を示すブロック図
【図１５】視覚刺激制御部の動作説明に供するフロー図
【図１６】車両、カメラ、視覚刺激仮想物体、および白線の位置関係を示す図
【図１７】車両、カメラ、視覚刺激仮想物体、および白線の位置関係を示す図
【図１８】フロントウィンドウと前景と視覚刺激画像の位置関係を示す図
【図１９】本発明の実施の形態５に係る覚醒状態維持装置の構成を示すブロック図
【図２０】区間通過判定部の動作説明に供するフロー図
【図２１】本発明の実施の形態６に係る覚醒状態維持装置の構成を示すブロック図
【図２２】区間通過判定部の動作説明に供するフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態１］
［覚醒状態維持装置１００の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る覚醒状態維持装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、覚醒維持装置１００は、運転者状態判定部１０１と、トリガー部１０２と、速度情報取得部１０３と、タイミング制御部１０４と、感覚刺激制御部１０８と、視覚刺激制御部１０７とを有する。感覚刺激制御部１０８は、音信号制御部１０５と、振動制御刺激部１０６とを含む。
【００１３】
なお、実施の形態１では、自車両の速度が一定である場合について説明する。
【００１４】
運転者状態判定部１０１は、覚醒状態維持装置１００が搭載される車両の運転者の覚醒状態を判定し、運転者の覚醒レベルを算出する。この判定基準には、運転者の生体情報、車両のふらつき、又は、運転者の顔画像などが用いられる。運転者状態判定部１０１は、所定の周期で運転者の覚醒状態の判定処理を繰り返す。
【００１５】
運転者の生体情報が覚醒状態の判定に用いられる場合、運転者状態判定部１０１は、例えば、生体計測センサを具備し、当該生体計測センサにより取得される計測値と所定の閾値との大小関係によって、運転者の覚醒状態を判定する。また、この生体計測センサは、例えば、脳波センサ、脈波センサ、心拍センサ、呼吸センサ、血圧センサのうち１つ又は複数の組み合わせで構成される。
【００１６】
また、車両のふらつきが覚醒状態の判定に用いられる場合には、運転者状態判定部１０１は、車両から取得される情報に基づいて車両の横方向の移動量を算出し、その移動量の分散値と所定の閾値との大小関係によって、運転者の覚醒状態を判定する。車両から取得される情報とは、例えば、ステアリングの舵角、又は、車両横方向の加速度などである。
【００１７】
また、運転者の顔画像が覚醒状態の判定に用いられる場合には、運転者状態判定部１０１は、例えば車室内に設置されたカメラによって撮像された運転者の顔画像に基づいて、運転者の覚醒状態を判定する。
【００１８】
トリガー部１０２は、運転者状態判定部１０１の判定結果に基づいて、トリガー信号を音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７へ出力する。具体的には、トリガー部１０２は、運転者状態判定部１０１の判定結果おいて、運転者の覚醒レベルが所定のレベル以下に低下したと判定された場合に、トリガー信号を出力する。また、トリガー部１０２は、速度情報取得部１０３から取得される車両速度に応じた時間間隔を空けて、トリガー信号を出力する。なお、本明細書においては、覚醒レベルが低いほど眠気が強いことを示すものとして以降、説明する。
【００１９】
具体的には、トリガー部１０２は、運転者状態判定部１０１による判定結果に基づいて運転者の覚醒レベルを所定の周期で確認し、運転者の覚醒レベルが所定のレベル以下に低下した事を確認すると、最初のトリガー信号（第１のトリガー信号）を音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７へ出力する。そして、トリガー部１０２は、速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖに基づいて、次回のトリガー信号（つまり、第２のトリガー信号）を出力するタイミング（つまり、続けて出力される２つのトリガー信号の出力タイミング間の時間間隔ｔ）を算出する。そして、トリガー部１０２は、第１のトリガー信号の出力タイミングから時間間隔ｔが経過すると、運転者状態判定部１０１において算出される運転者の覚醒レベルを確認する。
【００２０】
確認した運転者の覚醒レベルが所定のレベル以下に低下したままの場合には、トリガー部１０２は、第２のトリガー信号を出力する。一方、運転者状態判定部１０１において算出される運転者の覚醒レベルが所定のレベル以上に上昇している場合には、トリガー部１０２は、第２のトリガー信号の出力を取り止める。トリガー部１０２は、第２のトリガー信号を出力した場合、再び速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖに基づいて、次回のトリガー信号（つまり、第３のトリガー信号）を出力するタイミング（つまり、続けて出力される２つのトリガー信号の出力タイミング間の時間間隔ｔ）を算出する。
【００２１】
本実施の形態においては、車両の速度は変化しないので、速度情報Ｖは常に同じである。そして、トリガー部１０２は、第２のトリガー信号の出力タイミングから時間間隔ｔだけ経過すると、運転者状態判定部１０１による判定結果に基づいて運転者の覚醒レベルを確認する。確認した運転者の覚醒レベルが所定のレベル以下に低下している場合には、トリガー部１０２は、第３のトリガー信号を出力する。一方、運転者の覚醒レベルが所定のレベル以上に上昇している場合には、トリガー部１０２は、第３のトリガー信号の出力を取り止める。トリガー部１０２は、以降、運転者状態判定部１０１による判定結果に基づく運転者の覚醒レベルが、所定のレベル以上に上昇するまでトリガー信号を時間間隔ｔで繰り返し出力し続ける。トリガー部１０２は、運転者状態判定部１０１において算出される運転者の覚醒レベルが所定のレベル以上に上昇し、トリガー信号を出力しなかった場合、再び運転者状態判定部１０１において算出される運転者の覚醒レベルを所定の周期で確認する。
【００２２】
トリガー部１０２が以上のような処理を行うことにより、運転状態判定部１０１による判定結果に基づく運転者の覚醒レベルが低下している期間のみ、トリガー信号が音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７へ繰り返し出力されるようになる。
【００２３】
ここで、上記した時間間隔ｔは、現実の路面に設けられている凹凸を通過する時間間隔と同等のものであり、速度情報Ｖに応じた一定値としても良いし、ランダムな値としても良い。トリガー部１０２は、時間間隔ｔを速度情報Ｖに応じた一定値とする場合には、速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖと時間間隔ｔを反比例の関係とする。
【００２４】
本実施の形態においては、車両の速度情報Ｖは一定であるので、同一車両においては時間間隔ｔは一定となる。また、時間間隔ｔを速度情報Ｖに応じた一定値とする場合には、速度情報Ｖと時間間隔ｔを反比例の関係とするため、速度情報Ｖの値が大きい（車両速度が速い）車両ほど、トリガー情報が出力される頻度が高くなることになる。
【００２５】
一方、時間間隔ｔをランダムな値とする場合には、トリガー部１０２は、速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖと確率分布とに従って決定した値を用いる。この確率分布は、速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖに反比例した値を中心軸とする２値の間の一様分布でも良いし、速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖに反比例した値を中心軸とする正規分布のうち２値の間の分布でも良い。
【００２６】
ここで、時間間隔ｔは現実の路面に設けられている凹凸を通過する時間間隔と同等のものとしたが、時間間隔ｔは実際に現実の路面に設けられている凹凸を通過する一般的な時間間隔よりも長くても短くても良い。
【００２７】
速度情報取得部１０３は、自車両の速度に関する情報を取得する。自車両の速度に関する情報の取得方法としては、次のような方法がある。具体的には、例えば、速度情報取得部１０３は、自車両の変速機が有するトルクコンバータのタービン回転数や変速機の車両軸の回転数等を、速度情報として変速機から取得する。また、速度情報取得部１０３は、車両かれ得られる車速パルス信号に基づいて、速度情報を取得しても良い。なお、速度情報取得部１０３は、ＣＡＮインタフェースなどの車載ネットワークを介して、速度情報を取得しても良い。ＣＡＮは、Controller Area Networkの略称で、車載機器間のデータ転送に用いられるネットワークの一つである。
【００２８】
こうして取得された速度情報は、トリガー部１０２、タイミング制御部１０４、音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７へ出力される。
【００２９】
タイミング制御部１０４は、速度情報取得部１０３から速度情報を受け取り、当該速度情報に基づいて、運転者の視覚を刺激するための画像（以下、「視覚刺激画像」という）の表示装置への表示タイミングおよび表示位置、運転者の聴覚を刺激するための音（以下、「聴覚刺激音」という）の発音タイミング、並びに運転者の触覚を刺激するための振動（以下、「触覚刺激振動」という）の発生タイミングを制御する。上記制御は、タイミング制御部１０４によって生成される時間情報Ｔが音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７へ出力されることにより、行われる。
【００３０】
具体的には、タイミング制御部１０４は、速度情報取得部１０３から受け取る速度情報Ｖに反比例する値を、時間情報Ｔとして決定する。詳細は後述するが、トリガー信号出力とほぼ同時に、視覚刺激画像が表示装置に表示され、時間情報Ｔ経過後に視覚刺激画像によって表現されている、視覚を刺激する仮想物体（以下、「視覚刺激仮想物体」という）上をあたかも自車両が通過したかのような視覚刺激音と触角刺激振動が出力される。
【００３１】
時間情報Ｔによって、視覚刺激制御部１０７によって生成される視覚刺激画像が表示される位置が決定される。また、時間情報Ｔによって、音信号制御部１０５による聴覚刺激音の出力タイミングと、振動制御部１０６による触覚刺激振動の出力タイミングが決定されることになる。
【００３２】
音信号制御部１０５は、トリガー部１０２からトリガー信号を取得すると、速度情報取得部１０３から速度情報Ｖを取得し、タイミング制御部１０４から時間情報Ｔを取得する。そして、音信号制御部１０５は、聴覚刺激音を生成すると共に、トリガー部１０２からトリガー信号を取得したタイミングから時間情報Ｔが経過したときに、その聴覚刺激音をスピーカへ出力する。
【００３３】
音信号制御部１０５が生成する聴覚刺激音は、視覚刺激仮想物体上を車両が通過したときの音として車両の運転者に認識される。そのため、聴覚刺激音として、速度情報Ｖに応じた、予め決められた音を用いても良い。
【００３４】
なお、音信号制御部１０５が生成する聴覚刺激音としては、音データベースから任意の音を選択しても良いし、速度情報Ｖに応じた音データベースから音を選択しても良いし、基本音を速度情報Ｖに応じて加工することにより生成しても良い。ここで基本音とは、速度情報Ｖに応じて加工されるある特定の速度における聴覚刺激音のことを言う。
【００３５】
ここで、上記した音データベースには、様々な高さおよび長さを持つ音データが保持されている。音データベースは、例えば車室内に設置した記憶媒体（例えば、ＤＶＤやハードディスク）などに保持されている。
【００３６】
また、基本音の加工方法としては、例えば、音の提示時間（つまり、発音時間）を速度情報取得部１０３から取得した速度情報Ｖに反比例させ、音の高さを速度情報取得部１０３から取得した速度情報Ｖに比例させる。基本音は、実際に現実の路面に設けられている凹凸上を車両が通過する際に発生する音を収録したものを用いる。なお、基本音は、音データベースから取得した音でも良いし、走行音などの車外から直接取得した音でも良い。
【００３７】
なお、ここでは、トリガー部１０２から出力されたトリガー信号を１回取得するごとに、音信号制御部１０５が１回の聴覚刺激音を出力することを前提としているが、これに限定されるものではない。例えば、１回目の聴覚刺激音の出力の後、一定時間後に再度、聴覚刺激音を出力しても良い。これにより、現実の路面に設けられている凹凸上を走行したときに生じる音をより現実に即して再現することができる。
【００３８】
また、１回目の聴覚刺激音の出力から再度聴覚刺激音が出力されるまでの一定時間には、車両のホイールベースを速度情報Ｖで割った値を用いてもよい。これにより、車両の運転者に対し、視覚刺激仮想物体上を前タイヤと後ろタイヤで通過したように感じさせることができる。
【００３９】
振動制御部１０６は、トリガー部１０２からトリガー信号を取得すると、速度情報取得部１０３から速度情報Ｖを取得し、タイミング制御部１０４から時間情報Ｔを取得する。そして、振動制御部１０６は、速度情報Ｖに応じた触覚刺激振動を生成すると共に、トリガー信号を取得したタイミングから時間情報Ｔだけ経過したときに、触覚刺激振動を出力するよう加振装置を制御する。ここで、加振装置とは、対象を振動させる装置のことを言う。
【００４０】
振動制御部１０６が生成する触覚刺激振動としては、速度情報Ｖに応じた、予め決められた振動を用いる。なお、振動制御部１０６が生成する触覚刺激振動としては、振動データベースから任意の振動を選択しても良いし、速度情報Ｖに応じた振動データベースから振動を選択しても良いし、基本振動を速度情報Ｖに応じて加工することにより生成しても良い。ここで基本振動とは、速度情報Ｖに応じて加工されるある特定の速度における触覚刺激振動のことを言う。
【００４１】
ここで、上記した振動データベースには、様々な強さおよび長さを持つ振動データが保持されている。振動データベースは、例えば車室内に設置した記憶媒体（例えば、ＤＶＤやハードディスク）に保持されている。
【００４２】
また、基本振動の加工方法としては、振動の提示時間（つまり、振動時間）を速度情報取得部１０３から取得した速度情報Ｖに反比例させても良いし、振動の強さを速度情報取得部１０３から取得した速度情報Ｖに比例させても良いし、また、それらを組み合わせても良い。
【００４３】
なお、ここでは、トリガー部１０２から出力されたトリガー信号を１回取得するごとに、振動制御部１０６が１回の触覚刺激振動を出力することを前提としているが、これに限定されるものではない。例えば、１回目の振動の出力の後、一定時間後に再度、振動を出力しても良い。これにより、現実の路面に設けられている凹凸上を車両が走行したときに生じる振動をより現実に即して再現することができる。また、１回目の振動の出力から再度振動が出力されるまでの一定時間には、車両のホイールベースを速度情報Ｖで割った値を用いても良い。これにより、車両の運転者に対し、視覚刺激仮想物体上を前タイヤと後ろタイヤで通過したように感じさせることができる。
【００４４】
ここで、触覚刺激振動を出力する加振装置の設置場所としては、次のようなものがある。例えば、ステアリングに設置しても良いし、ドライバシートに設置しても良いし、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダルに設置しても良いし、また、それらを組み合わせても良い。
【００４５】
視覚刺激制御部１０７は、トリガー部１０２からトリガー信号を取得すると、速度情報取得部１０３から速度情報Ｖ、タイミング制御部１０４から時間情報Ｔをそれぞれ取得する。そして、視覚刺激制御部１０７は、表示装置上に視覚刺激画像を表示するとともに、速度情報Ｖおよび時間情報Ｔに基づいて、視覚刺激画像を更新する。
【００４６】
具体的には、視覚刺激制御部１０７はまず、視覚刺激仮想物体の形状、大きさ、色などの特性を決定する。視覚刺激仮想物体は、現実の路面に設けられている凹凸に近い形状、大きさ、色などの特性を持つことが望ましい。つまり、視覚刺激仮想物体の形状は、わずかに凸の形状を持つ直方体であることが望ましいが、平面でも良いし、大きく凸の形状をしていても良い。また、視覚刺激仮想物体の断面は、三角形でも良いし、半円でも良い。
【００４７】
また、視覚刺激仮想物体の長さは、車線の幅と等しい長さであることが望ましいが、左右に分割されていても良い。また、視覚刺激仮想物体の色は、路面に対してコントラストの大きい色であることが望ましいが、他の表示色と混同しない色であれば何色でも良い。視覚刺激制御部１０７は、このように決定した形状、大きさ、色などの特性を示す視覚刺激仮想物体情報を基に、視覚刺激画像を生成する。なお、視覚刺激仮想物体の形状、大きさ、色などの特性は、あらかじめ設定されていても良い。
【００４８】
また、視覚刺激制御部１０７は、速度情報Ｖおよび時間情報Ｔに基づいて、実空間における自車両と視覚刺激仮想物体との仮想的な離間距離Ｄ（以下、「仮想離間距離」という）を表示位置情報として算出する。この仮想離間距離Ｄは、図２に示すように、視覚刺激仮想物体２０１を実空間上に配置したと仮定したときの、自車両２０２と視覚刺激仮想物体２０１との離間距離である。前述したように、時間情報Ｔは速度情報Ｖに反比例する値である。これにより、ドライバにとっては車両の速度に関わらず常に一定距離離れた位置から視覚刺激画像が表示され始めることになる。
【００４９】
また、視覚刺激制御部１０７は、視覚刺激仮想物体を表示する際の表示方法を決定する。この表示方法としては、例えば、カーナビゲーションシステムのディスプレイなどの表示装置上に図３Ａに示すように実空間の運転者の目線で、路面上の視覚刺激仮想物体２０１の視覚刺激画像３０１を表示する方法や、図３Ｂに示すように自車両と視覚刺激仮想物体２０１を真横から見た場合の視覚刺激画像３０２を表示する方法や、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように自車両と視覚刺激仮想物体２０１を真上から見た場合の視覚刺激画像３０３、３０４を表示する方法などがある。視覚刺激制御部１０７は、このように決定した表示方法を記載した表示方法情報を基に、視覚刺激画像を生成する。なお、表示方法はあらかじめ設定されていてもよい。
【００５０】
次に、視覚刺激制御部１０７は、仮想離間距離Ｄを、時間の経過と共に所定時間毎に更新する。時間の経過（自車両の進行）に伴い、自車両は視覚刺激仮想物体に近づくため、仮想離間距離Ｄは短くなる。
【００５１】
このように視覚刺激制御部１０７は、表示位置情報に応じた仮想空間上の位置に視覚刺激仮想物体情報によって表現された視覚刺激仮想物体を配置し、視覚刺激仮想物体を表示方法情報に応じて表示するための視覚刺激画像を生成し、生成された視覚刺激画像を表示装置上に表示する。
【００５２】
［覚醒状態維持装置１００の動作］
以上の構成を有する覚醒状態維持装置１００の動作について説明する。ここでは、音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７の処理を中心に説明する。
【００５３】
図４は、音信号制御部１０５の動作説明に供するフロー図である。
【００５４】
ステップＳ４０１で音信号制御部１０５は、トリガー部１０２からトリガー信号を取得したか否かを判断し、トリガー信号を受け取ると、ステップＳ４０２でタイミング制御部１０４からの時間情報Ｔを取得する。音信号制御部１０５がトリガー信号を受け取ってから時間情報Ｔだけ経過したタイミングが、音信号制御部１０５からスピーカに聴覚刺激音データが出力されて発音されるタイミングとなる。
【００５５】
ステップＳ４０３で音信号制御部１０５は、現時点で保持している時間情報Ｔから所定時間ΔＴ（つまり、経過時間）を減算することにより、更新された時間情報Ｔを算出する。すなわち、音信号制御部１０５は、初期設定時間をカウントダウンする。
【００５６】
ステップＳ４０４で音信号制御部１０５は、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であるか否かを判定し、ゼロ未満でない場合（ＮＯ）には、ステップＳ４０３の処理を再度行う。このステップＳ４０３およびステップＳ４０４の処理は、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定されるまで（つまり、発音タイミングに到達するまで）繰り返される。
【００５７】
更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定された場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）には、音信号制御部１０５は、ステップＳ４０５で速度情報取得部１０３から速度情報Ｖを取得し、ステップＳ４０６で聴覚刺激音を生成し、ステップＳ４０７で聴覚刺激音を出力する。
【００５８】
図５は、振動制御部１０６の動作説明に供するフロー図である。
【００５９】
ステップＳ５０１で振動制御部１０６は、トリガー部１０２からトリガー信号を取得したか否かを判断し、トリガー信号を受け取ると、ステップＳ５０２でタイミング制御部１０４から時間情報Ｔを取得する。振動制御部１０６がトリガー信号を受け取ってから時間情報Ｔだけ経過したタイミングが、振動制御部１０６から加震装置に触覚刺激振動データが出力されて加振されるタイミングとなる。
【００６０】
ステップＳ５０３で振動制御部１０６は、現時点で保持している時間情報Ｔから所定時間ΔＴ（つまり、経過時間）を減算することにより、更新された時間情報Ｔを算出する。すなわち、振動制御部１０６は、初期設定時間をカウントダウンする。
【００６１】
ステップＳ５０４で振動制御部１０６は、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であるか否かを判定し、ゼロ未満でない場合（ＮＯ）には、ステップＳ５０３の処理を再度行う。このステップＳ５０３およびステップＳ５０４の処理は、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定されるまで（つまり、加振タイミングに到達するまで）繰り返される。
【００６２】
更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定された場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）には、振動制御部１０６は、ステップＳ５０５で速度情報取得部１０３から速度情報Ｖを取得し、ステップＳ５０６で触覚刺激振動を生成し、ステップＳ５０７で触覚刺激振動を出力する。
【００６３】
図６は、視覚刺激制御部１０７の動作説明に供するフロー図である。
【００６４】
ステップＳ６０１で視覚刺激制御部１０７は、トリガー部１０２からトリガー信号を取得したか否かを判断し、トリガー信号を受け取ると、ステップＳ６０２で視覚刺激画像を生成する。
【００６５】
ステップＳ６０３およびステップＳ６０４で視覚刺激制御部１０７は、速度情報取得部１０３からの速度情報Ｖおよびタイミング制御部１０４からの時間情報Ｔを取得する。
【００６６】
ステップＳ６０５で視覚刺激制御部１０７は、速度情報Ｖおよび時間情報Ｔに基づいて、仮想離間距離Ｄを算出する。
【００６７】
ステップＳ６０６で視覚刺激制御部１０７は、仮想離間距離Ｄに対応する表示位置に、視覚刺激画像を表示する制御を行う。
【００６８】
以上で説明したステップＳ６０１からステップＳ６０６までの処理は、一連の処理として短時間で行われる。従って、視覚刺激画像の表示は、トリガー信号を受け取ったタイミングと略同時に開始される。これに対して、上述のとおり、聴覚刺激音の発音タイミングと触覚刺激振動の発生タイミングは、トリガー信号を受け取ってから時間情報Ｔの示す時間だけ経過した時点となる。
【００６９】
ステップＳ６０７で視覚刺激制御部１０７は、現時点で保持している時間情報Ｔから所定時間ΔＴ（つまり、経過時間）を減算することにより、更新された時間情報Ｔを算出する。すなわち、視覚刺激制御部１０７は、初期設定時間をカウントダウンする。
【００７０】
ステップＳ６０８で視覚刺激制御部１０７は、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であるか否かを判定し、ゼロ未満でない場合（ＮＯ）には、ステップＳ６０５乃至Ｓ６０８の処理を再度行う。ステップＳ６０５乃至Ｓ６０８の処理は、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定されるまで繰り返される。仮想離間距離Ｄは時間情報Ｔに比例する値であることから、このループが繰り返されると、時間情報Ｔの値がΔＴずつ減らされるので、仮想離間距離Ｄの値も段階的に減少する。これにより、表示装置上では、視覚刺激画像が自車両に近づいてくるように運転者が感じるように表示される。
【００７１】
更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定された場合（ステップＳ６０８：ＹＥＳ）には、視覚刺激制御部１０７は、視覚刺激画像の表示を終了する制御を行う（ステップＳ６０９）。ここで、更新された時間情報Ｔがゼロ未満であると判定された場合、同時に聴覚刺激音が発音され、触覚刺激振動が加振されるので、運転者は、徐々に近づいて来るように表示された視覚刺激仮想物体上を自車両が通過したことを、視覚、聴覚、および触覚の各面から感じることができる。これにより、車両の走行状態に合わせて、運転者の視覚を刺激する画像、聴覚を刺激する音、および触角を刺激する振動を発生することにより、運転者の覚醒状態を維持させることができる。
【００７２】
以上のように本実施の形態によれば、覚醒状態維持装置１００において、視覚刺激制御部１０７が、覚醒状態を喚起させる視覚刺激仮想物体に関する視覚刺激画像を表示させる。そして、視覚刺激制御部１０７は、視覚刺激画像の最初の表示タイミングからの時間経過に伴って視覚刺激仮想物体が自車両の進行に伴って近づいてくるように見せる視覚効果を用いて、視覚刺激画像を更新する。そして、視覚刺激画像の最初の表示タイミングから時間情報Ｔが経過したときに、音信号制御部１０５が聴覚刺激音を発生し、振動制御部１０６が触覚刺激振動を出力する。
【００７３】
このようにすることで、運転者は、徐々に近づいて来るように表示された視覚刺激仮想物体を自車両が乗り越えたように、視覚、聴覚、および触覚の各面から感じることができる。これにより、運転者の覚醒状態を維持させることができる。
【００７４】
なお、上記説明において、感覚刺激制御部１０８は、音信号制御部１０５と、振動制御刺激部１０６とを含むとして説明したが、いずれか一方を含むとしてもよい。かかる場合、トリガー部１０２から出力されるトリガー信号、速度情報取得部１０３から出力される車両速度、および、タイミング制御部１０４から出力される時間情報は、感覚刺激制御部１０８へ一つずつ出力される。感覚刺激制御部１０８が、音信号制御部１０５のみを含む場合には、トリガー信号、車両速度、および、時間情報は、それぞれ音信号制御部１０５に出力される。感覚刺激制御部１０８が、振動制御刺激部１０６のみを含む場合には、トリガー信号、車両速度、および時間情報は、それぞれ音信号制御部１０５に出力される。これにより、少ない部品点数によっても、運転者の覚醒状態を維持するのに十分な効果が得られる。
【００７５】
［実施の形態２］
実施の形態２では、自車両の速度が変化する場合について説明する。
【００７６】
図７は、本発明の実施の形態２に係る覚醒状態維持装置７００の構成を示すブロック図である。図７において、覚醒状態維持装置７００は、運転者状態判定部１０１と、トリガー部１０２と、速度情報取得部１０３と、タイミング制御部１０４と、感覚刺激制御部７０３と、視覚刺激制御部７０４とを有する。感覚刺激制御部７０３は、音信号制御部７０１と、振動制御部７０２とを含む。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７７】
音信号制御部７０１は、基本的には、音信号制御部１０５と同様の機能を有する。音信号制御部７０１は、前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）と今回取得した速度情報Ｖの値とが異なる場合（つまり、自車両の速度が変化した場合）には、現在の時間情報Ｔを、前回取得した速度情報Ｖの値と今回取得した速度情報Ｖの値との比に基づいて更新する。すなわち、聴覚刺激音が発音されるまでの時間が、自車両の速度情報が変化するたびに更新される。
【００７８】
振動制御部７０２は、基本的には、振動制御部１０６と同様の機能を有する。振動制御部７０２は、前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）と今回取得した速度情報Ｖの値とが異なる場合（つまり、自車両の速度が変化した場合）には、現在の時間情報Ｔを、前回取得した速度情報Ｖの値と今回取得した速度情報Ｖの値との比に基づいて更新する。すなわち、触覚刺激振動が加振されるまでの時間が、自車両の速度情報が変化するたびに更新される。
【００７９】
視覚刺激制御部７０４は、基本的には、視覚刺激制御部１０７と同様の機能を有する。視覚刺激制御部７０４は、前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）と今回取得した速度情報Ｖの値とが異なる場合（つまり、自車両の速度が変化した場合）には、現在の時間情報Ｔを、前回取得した速度情報Ｖの値と今回取得した速度情報Ｖの値との比に基づいて更新する。
【００８０】
以上の構成を有する覚醒状態維持装置７００の動作について説明する。ここでは、音信号制御部７０１、振動制御部７０２および視覚刺激制御部７０４の処理を中心に説明する。
【００８１】
図８は、音信号制御部７０１の動作説明に供するフロー図である。ステップＳ４０１からステップＳ４０７までは図４に示す音信号制御部１０５の動作と同じであるため説明を省略する。
【００８２】
ステップＳ４０４で更新された時間情報Ｔがゼロ未満でないと判定された場合、音信号制御部７０１は、ステップＳ８０１で速度情報取得部１０３から速度情報Ｖを取得し、ステップＳ８０２で今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが異なるか否かを判定する。
【００８３】
今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが異なる場合には、音信号制御部７０１は、ステップＳ８０３において、現時点で保持している時間情報Ｔに対して、今回取得した速度情報Ｖの値に対する前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）の比を乗算することにより、時間情報Ｔの更新処理を行う。すなわち、聴覚刺激音が発音されるまでの時間が、自車両の速度情報の変化の前後比に応じて更新される。
【００８４】
一方、今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが等しい場合には、音信号制御部７０１は、時間情報Ｔの更新処理を行わない。
【００８５】
図９は、振動制御部７０２の動作説明に供するフロー図である。ステップＳ５０１からステップＳ５０７までは図５に示す振動信号制御部１０６の動作と同じであるため説明を省略する。
【００８６】
ステップＳ５０４で更新された時間情報Ｔがゼロ未満でないと判定された場合、振動制御部７０２は、ステップＳ９０１で速度情報取得部１０３から速度情報Ｖを取得し、ステップＳ９０２で今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが異なるか否かを判定する。
【００８７】
今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが異なる場合には、振動制御部７０２は、ステップＳ９０３において、現時点で保持している時間情報Ｔに対して、今回取得した速度情報Ｖの値に対する前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）の比を乗算することにより、時間情報Ｔの更新処理を行う。すなわち、触覚刺激振動が加振されるまでの時間が、自車両の速度情報の変化の前後比に応じて更新される。
【００８８】
一方、今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが等しい場合には、振動制御部７０２は、時間情報Ｔの更新処理を行わない。
【００８９】
図１０は、視覚刺激制御部７０４の動作説明に供するフロー図である。ステップＳ６０１からステップＳ６０９までは図６に示す視覚刺激制御部１０７の動作と同じであるため説明を省略する。
【００９０】
ステップＳ６０８でゼロ未満でないと判定される場合には、視覚刺激制御部７０４は、ステップＳ１００１で速度情報Ｖを取得し、ステップＳ１００２で今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが異なるか否かを判定する。
【００９１】
今回取得した速度情報Ｖの値と前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）とが異なる場合には、視覚刺激制御部７０４は、ステップＳ１００３において、現時点で保持している時間情報Ｔに対して、今回取得した速度情報Ｖの値に対する前回取得した速度情報Ｖの値（Ｖ０）の比を乗算することにより、時間情報Ｔの更新処理を行う。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、覚醒状態維持装置７００において、音信号制御部７０１、振動制御部７０２、および視覚刺激制御部７０４は、車両の速さが変化する場合には、変化前後の速さに基づいて残り時間を更新する。
【００９３】
こうすることで、トリガー信号が出力された以降の車両の加減速に対応して視覚刺激画像の表示位置および音信号、振動の出力タイミングの精度を向上させることができ、覚醒維持効果を増すことができる。
【００９４】
なお、上記説明において、感覚刺激制御部７０３は、音信号制御部７０１と、振動制御刺激部７０２とを含むとして説明したが、いずれか一方を含むとしてもよい。かかる場合、トリガー部１０２から出力されるトリガー信号、速度情報取得部１０３から出力される車両速度、および、タイミング制御部１０４から出力される時間情報は、感覚刺激制御部７０３へ一つずつ出力される。感覚刺激制御部７０３が、音信号制御部７０１のみを含む場合には、トリガー信号、車両速度、および、時間情報は、それぞれ音信号制御部７０１に出力される。感覚刺激制御部７０３が、振動制御刺激部７０２のみを含む場合には、トリガー信号、車両速度、および時間情報は、それぞれ音信号制御部７０２に出力される。これにより、少ない部品点数によっても、運転者の覚醒状態を維持するのに十分な効果が得られる。
【００９５】
［実施の形態３］
実施の形態３では、視覚刺激画像を、撮像手段によって実際に撮影された画像に重ねて表示する。
【００９６】
図１１は、本発明の実施の形態３に係る覚醒状態維持装置１１００の構成を示すブロック図である。図１１において、覚醒状態維持装置１１００は、運転者状態判定部１０１と、トリガー部１０２と、速度情報取得部１０３と、タイミング制御部１０４と、感覚刺激制御部７０３と、視覚刺激制御部１１０１を有する。なお、本実施の形態において、実施の形態１または実施の形態２と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９７】
視覚刺激制御部１１０１は、基本的には、視覚刺激制御部７０４と同様の機能を有する。視覚刺激制御部１１０１は、自車両に搭載されたカメラによって撮影された車両前方の画像（以下、「前方画像」という）から、道路形状を検出し、検出した道路形状を基に視覚刺激画像を生成する。そして、視覚刺激制御部１１０１は、当該前方画像と視覚刺激画像とを重ね合わせた重畳画像を生成する。この重畳画像が表示手段に出力されて表示される。
【００９８】
以上の構成を有する覚醒状態維持装置１１００の動作について説明する。
【００９９】
本実施の形態では、路面上の白線を用いて道路形状を検出する場合について説明する。
図１２は、視覚刺激制御部１１０１の動作説明に供するフロー図である。図１３は、車両、カメラ、視覚刺激仮想物体、および白線の位置関係を示す図である。図１３Ａには、実空間における位置関係が示されており、図１３Ｂは、図１３Ａを上方から見た位置関係が示されている。
【０１００】
ステップＳ１２０１で視覚刺激制御部１１０１は、カメラ１３０１によって撮影された車両前方の画像を取得する。
【０１０１】
視覚刺激制御部１１０１は、ステップＳ１２０２で前方画像から白線１３０３の画像を検出し、ステップＳ１２０３で仮想空間上に投影する。
【０１０２】
ステップＳ１２０４で視覚刺激制御部１１０１は、仮想離間距離Ｄに対応する表示位置に、視覚刺激画像を表示する制御を行う。このとき、視覚刺激画像は、白線の位置から求められる道路形状に合わせた位置に表示する。具体的には、例えば、道路形状に沿った仮想離間距離Ｄの位置に視覚刺激画像を表示することや、道路幅に合わせた大きさの視覚刺激画像を表示することが挙げられる。
【０１０３】
ステップＳ１２０５で視覚刺激制御部１１０１は、前方画像に視覚刺激仮想物体１３０２の画像を重ねて表示する制御を行う。
【０１０４】
なお、ここでは、視覚刺激画像を車両の前方画像上に直接表示しているが、図１３Ｂに示した仮想空間を表示しても良い。
【０１０５】
また、ここでは、実施の形態２で説明した覚醒状態維持装置の構成に対して視覚刺激制御部１１０１を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、実施の形態１で説明した覚醒状態維持装置の構成に対して適用しても良い。
【０１０６】
以上のように本実施の形態によれば、覚醒状態維持装置１１００において、視覚刺激制御部１１０１は、車両の前方画像から道路形状を検出し、検出した道路形状を基に視覚刺激画像を生成し、当該前方画像と視覚刺激画像とを重ねて表示させる。
【０１０７】
なお、道路形状の検出方法としては、カメラを用いてガードレールなどの路側物を検出しても良いし、自車両の位置・姿勢情報および地図情報を用いて検出しても良い。
【０１０８】
こうすることで、より現実感のある表示が可能となり、覚醒維持効果を増すことが可能となる。
【０１０９】
なお、上記説明において、感覚刺激制御部７０３は、音信号制御部７０１と、振動制御刺激部７０２とを含むとして説明したが、いずれか一方を含むとしてもよい。かかる場合、トリガー部１０２から出力されるトリガー信号、速度情報取得部１０３から出力される車両速度、および、タイミング制御部１０４から出力される時間情報は、感覚刺激制御部７０３へ一つずつ出力される。感覚刺激制御部７０３が、音信号制御部７０１のみを含む場合には、トリガー信号、車両速度、および、時間情報は、それぞれ音信号制御部７０１に出力される。感覚刺激制御部７０３が、振動制御刺激部７０２のみを含む場合には、トリガー信号、車両速度、および時間情報は、それぞれ音信号制御部７０２に出力される。これにより、少ない部品点数によっても、運転者の覚醒状態を維持するのに十分な効果が得られる。
【０１１０】
［実施の形態４］
実施の形態４では、運転者の眼球位置を検出し、当該眼球位置に応じてフロントウィンドウ上に視覚刺激仮想物体が適切に表示されるように視覚刺激画像を生成し、生成した視覚刺激画像をフロントウィンドウ上に表示する。
【０１１１】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る覚醒状態維持装置１４００の構成を示すブロック図である。図１４において、覚醒状態維持装置１４００は、運転者状態判定部１０１と、トリガー部１０２と、速度情報取得部１０３と、タイミング制御部１０４と、感覚刺激制御部７０３と、視覚刺激制御部１４０１を有する。なお、本実施の形態において、実施の形態１から実施の形態３と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１２】
本実施の形態では、カメラを用いて眼球位置を検出する場合について説明する。
【０１１３】
視覚刺激制御部１４０１は、基本的には、視覚刺激制御部１１０１と同様の機能を有する。視覚刺激制御部１４０１は、自車両の車室内に搭載されたカメラによって撮影された運転者の顔の画像に基づいて、運転者の眼球位置を検出する。
【０１１４】
そして、視覚刺激制御部１４０１は、検出された眼球位置から見た仮想空間上に配置された視覚刺激仮想物体をフロントウィンドウ上に投影し、投影した画像を表示するための視覚刺激画像を生成する。視覚刺激制御部１４０１は、生成された視覚刺激画像を、プロジェクタなどを用いてフロントウィンドウ上に表示する。
【０１１５】
具体的には、視覚刺激制御部１４０１は、仮想空間上に、運転者の眼球位置を設置位置として仮想カメラを配置する。また、視覚刺激制御部１４０１は、仮想空間上に、自車両から仮想離間距離Ｄ離れた位置に視覚刺激仮想物体１３０２を配置する。また、視覚刺激制御部１４０１は、仮想空間上に、実空間におけるフロントウィンドウの位置に仮想空間上のフロントウィンドウ（以下、「仮想フロントウィンドウ」）を配置する。
【０１１６】
そして、視覚刺激制御部１４０１は、仮想空間上で、仮想カメラと視覚刺激仮想物体１３０２とを結ぶ直線と、仮想フロントウィンドウとの交点を算出する。算出した交点群を視覚刺激物体投影画像と呼ぶ。そして、視覚刺激制御部１４０１は、視覚刺激物体投影画像をプロジェクタによってフロントウィンドウ上に表示するための視覚刺激画像１８０１を生成し、プロジェクタを用いてフロントウィンドウ上に表示する。
【０１１７】
以上の構成を有する覚醒状態維持装置１４００の動作について説明する。
【０１１８】
図１５は、視覚刺激制御部１４０１の動作説明に供するフロー図である。図１６および図１７は、車両、カメラ、視覚刺激仮想物体の位置関係を示す図である。図１６には、実空間における位置関係が示されており、図１７には、仮想空間における位置関係が示されている。図１８は、ドライバの視点から見たフロントウィンドウ上に表示された視覚刺激画像１８０１を示す図である。
【０１１９】
視覚刺激制御部１４０１は、ステップＳ１５０１で運転者カメラ１６０１から顔画像を取得し、ステップＳ１５０２で顔画像に基づいて眼球位置を検出する。
【０１２０】
ここで、運転者カメラ１６０１は、１つのカメラから構成されていても良いし、複数のカメラから構成されていても良い。複数のカメラから構成されることにより、広い範囲の顔の動きに対応することができる。また、運転者カメラ１６０１には、赤外線カメラが用いられても良い。これにより、暗い環境にも対応することができる。また、前方カメラ１３０１は、一定以上の離間距離を持つ少なくとも２つのカメラから構成される。これにより、撮影した画像を空間的に把握することができる。
【０１２１】
ステップＳ１５０３で視覚刺激制御部１４０１は、検出した眼球位置を仮想カメラ１７０１の設置位置として決定し、仮想空間においてその設置位置に仮想カメラ１７０１を配置する。
【０１２２】
ステップＳ１５０４で視覚刺激制御部１４０１は、実空間における自車両と視覚刺激仮想物体１３０２との仮想離間距離Ｄに対応する仮想空間上の位置に、視覚刺激仮想物体１３０２を配置する。
【０１２３】
ステップＳ１５０５で視覚刺激制御部１４０１は、仮想空間上に配置された視覚刺激仮想物体１３０２の像を、仮想カメラ１７０１の位置を焦点として、表示手段（つまり、フロントウィンドウ１６０２）上に投影した視覚刺激画像１８０１を表示手段に表示する。
【０１２４】
以上のように本実施の形態によれば、覚醒状態維持装置１４００において、視覚刺激制御部１４０１は、運転者の顔画像から目の位置および視線方向を検出し、その目の位置および視線方向に基づいて視覚刺激仮想物体１３０２の像を表示手段に投影した投影画像を、視覚刺激画像１８０１として表示させる。
【０１２５】
このようにすることで、常に車両前方の風景の適切な位置に視覚刺激画像１８０１を表示することが可能となり、覚醒維持効果を増すことが可能となる。
【０１２６】
なお、眼球位置の検出方法としては、頭部に配置したセンサをトラッカでトラッキングすることで検出しても良いし、頭部に配置した磁気センサを用い検出しても良いし、超音波センサを用いて検出しても良いし、その他、眼球位置を検出できる方法であればなんでも良い。
【０１２７】
また、本実施の形態では、表示場所としてフロントウィンドウを用いているが、カーナビゲーションシステムのディスプレイでも良いし、インストゥルメンタルパネルでも良いし、その他、画像を表示できる場所であればどこでも良い。
【０１２８】
［実施の形態５］
実施の形態５では、実施の形態１と同様に運転者の覚醒レベルに基づいてトリガー信号の出力タイミングを決定するのに加え、自車両が特定の区間を通過しているか否かによって、トリガー信号の出力タイミングを決定する。
【０１２９】
図１９は、本発明の実施の形態５に係る覚醒状態維持装置１９００の構成を示すブロック図である。図１９において、覚醒状態維持装置１９００は、運転者状態判定部１０１と、速度情報取得部１０３と、タイミング制御部１０４と、感覚刺激制御部１０８と、視覚刺激制御部１０７と、区間通過判定部１９０１とトリガー部１９０２とを有する。なお、本実施の形態において、実施の形態１から実施の形態４と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１３０】
区間通過判定部１９０１は、トリガー信号を出力すべき区間（以下、「トリガー出力区間」という）を示す情報（以下、「出力区間情報」という）をあらかじめ取得しておき、自車両がトリガー出力区間内に存在するか否かを判定する。
【０１３１】
具体的には、区間通過判定部１９０１は、出力区間情報をネットワークなどを介して取得し、例えば、カーナビゲーションシステムの位置情報など用いて、自車両が出力区間情報で示された区間内に存在しているか否かを判断する。
【０１３２】
トリガー出力区間としては、例えば、交通事故の統計から居眠り事故が多発する区間を用いる。また、トリガー出力区間として、過去に運転者状態判定部１０１における判定結果に基づく運転者の覚醒レベルが低かった区間でも良いし、他の運転者の運転者状態判定部１０１における判定結果に基づく運転者の覚醒レベルが低かった頻度が高い区間でも良い。
【０１３３】
出力区間情報の取得方法としては、例えば携帯電話のキャリア網や路側に設置されたビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）経由などを採用することができる。なお、出力区間情報はあらかじめ区間通過判定部１９０１によって蓄積されていても良い。また、記憶媒体やネットワークを利用して、更新された情報をダウンロードする形態としても良い。
【０１３４】
トリガー部１９０２は、基本的には、トリガー部１０２と同様の機能を有する。トリガー部１９０２は、区間通過判定部１９０１の判定結果に基づいて、トリガー信号を音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７へ出力する。すなわち、区間通過判定部１９０１において自車両がトリガー出力区間内に存在すると判定された場合に、トリガー部１９０２は、トリガー信号を出力する。その他のトリガー部１９０２の動作は、実施の形態１におけるトリガー部１０２と同様である。
【０１３５】
以上の構成を有する覚醒状態維持装置１９００の動作について説明する。
【０１３６】
図２０は、区間通過判定部１９０１の動作説明に供するフロー図である。
【０１３７】
区間通過判定部１９０１は、ステップＳ２００１で位置情報Ｐを取得し、ステップＳ２００２で取得した位置情報Ｐがトリガー出力区間内であるかどうかを判定し、区間内である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２００３でトリガー部１９０２に区間内を示す判定結果を出力し、区間外である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２００４でトリガー部１９０２に区間外を示す判定結果を出力する。
【０１３８】
以上のように本実施の形態によれば、覚醒状態維持装置１９００において、区間通過判定部１９０１は、自車両がトリガー信号を出力すべき区間内に存在するか否かを判定し、区間内に存在する場合、トリガー部１９０２は、トリガー信号を音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７に出力する。
【０１３９】
このようすることで、覚醒低下を起こしやすい区間で刺激を提示することが可能となり、覚醒維持効果を増すことが可能となる。
【０１４０】
［実施の形態６］
実施の形態６では、実施の形態１と同様に運転者の覚醒レベルに基づいてトリガー信号の出力タイミングを決定するのに加え、自車両が特定の区間を通過しているか否かによって、トリガー信号の出力タイミングを決定する。
【０１４１】
図２１は、本発明の実施の形態６に係る覚醒状態維持装置２１００の構成を示すブロック図である。図２１において、覚醒状態維持装置２１００は、運転者状態判定部１０１と、速度情報取得部１０３と、タイミング制御部１０４と、感覚刺激制御部１０８と、視覚刺激制御部１０７と、区間通過判定部２１０１とトリガー部１９０２とを有する。なお、本実施の形態において、実施の形態１から実施の形態５と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１４２】
区間通過判定部２１０１は、自車両がトリガー出力区間に進入する事を示す情報（以下、「出力区間進入情報」という）を取得したか否かを判定する。
【０１４３】
具体的には、区間通過判定部２１０１は、出力区間進入情報を取得したか否かを常に監視し、出力区間進入情報を取得したら直ちに、トリガー出力区間に進入したことをトリガー部１９０２に伝える。
【０１４４】
トリガー出力区間としては、例えば、交通事故の統計から居眠り事故が多発する区間を用いる。また、トリガー出力区間として、過去に運転者状態判定部１０１における判定結果に基づく運転者の覚醒レベルが低かった区間でも良いし、他の運転者の運転者状態判定部１０１における判定結果に基づく運転者の覚醒レベルが低かった頻度が高い区間でも良い。
【０１４５】
出力区間進入情報の取得方法としては、例えば携帯電話のキャリア網や路側に設置されたビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）経由などを採用することができる。
【０１４６】
以上の構成を有する覚醒状態維持装置２１００の動作について説明する。
【０１４７】
図２２は、区間通過判定部２１０１の動作説明に供するフロー図である。
【０１４８】
区間通過判定部２１０１は、ステップＳ２２０１で出力区間進入情報を取得したかどうかを判定し、取得した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２２０２でトリガー部１９０２に区間内を示す判定結果を出力し、取得しない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２２０３でトリガー部１９０２に区間外を示す判定結果を出力する。
【０１４９】
以上のように本実施の形態によれば、覚醒状態維持装置２１００において、区間通過判定部２１０１は、自車両がトリガー信号を出力すべき区間内に進入するか否かを判定し、区間内に進入する場合、トリガー部２１０２は、トリガー信号を音信号制御部１０５、振動制御部１０６、および視覚刺激制御部１０７に出力する。
【０１５０】
このようすることで、覚醒低下を起こしやすい区間で刺激を提示することが可能となり、覚醒維持効果を増すことが可能となる。
【０１５１】
なお、区間通過判定部２１０１は、出力区間進入情報、を用いて判定するのではなく、トリガー出力区間内であることを示す情報（「出力区間内情報）の取得の有無で判定しても良い。区間通過判定部２１０１は、出力区間内情報を取得した場合は、トリガー出力区間内に存在することをトリガー部１９０２に伝え、所定のタイムアウト時間が経過するまでに次の出力区間情報を取得出来ない場合は、トリガー出力区間内に存在することをトリガー部１９０２に伝えれば良い。
【０１５２】
また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０１５３】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１５４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【０１５５】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０１５６】
２０１０年５月７日出願の特願２０１０−１０７４１９の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明の覚醒状態維持装置および覚醒状態維持方法は、車両の走行状態に合わせて、運転者の視覚を刺激する画像を表示し、聴覚を刺激する音および触覚を刺激する振動を発生することにより、運転者の覚醒状態を維持させるものとして有用である。
【符号の説明】
【０１５８】
１００，７００，１１００，１４００，１９００，２１００  覚醒状態維持装置
１０１  運転者状態判定部
１０２，１９０２  トリガー部
１０３  速度情報取得部
１０４  タイミング制御部
１０５，７０１  音信号制御部
１０６、７０２  振動制御部
１０７，７０４，１１０１，１４０１  視覚刺激制御部
１０８，７０３  感覚刺激制御部
１９０１，２１０１  区間通過判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月26日(2011.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転者の覚醒状態を維持する覚醒状態維持装置であって、
前記車両の速さに関する情報を取得する速度情報取得手段と、
前記速さに基づいて時間情報を算出するタイミング制御手段と、
所定の時間間隔を空けて、トリガー信号を出力するトリガー手段と、
前記トリガー信号を取得したとき、前記時間情報と前記速さとの積に応じた仮想離間距離を算出し、仮想空間上で当該仮想離間距離だけ前記車両から離れた位置に視覚刺激仮想物体を配置し、前記視覚刺激仮想物体を所定の表示方法に応じて表示するための視覚刺激画像を生成し、表示させると共に、前記表示のタイミングから前記時間情報をカウントダウンし、前記時間情報と前記速さとの積に応じた位置に前記視覚刺激仮想物体を配置した前記視覚刺激画像を表示する視覚刺激制御手段と、
前記表示のタイミングから前記時間情報をカウントダウンし、前記時間情報がゼロ未満になったときに音信号もしくは振動を出力する感覚刺激制御手段と、
を具備する覚醒状態維持装置。
【請求項２】
前記視覚刺激制御手段および前記感覚刺激制御手段は、前記速さが変化する場合には、変化前後の速さに基づいて前記カウントダウンした時間情報を更新する、
請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項３】
前記視覚刺激制御手段は、前記車両の前方の道路形状に応じて視覚刺激画像を生成し、当該視覚刺激画像と前記車両の前方画像とを重ねて表示させる、
請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項４】
前記表示制御手段は、前記運転者の眼球位置を検出し、前記眼球位置に基づいて前記視覚刺激仮想物体を前記視覚刺激画像として表示させる、
請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項５】
自車両が特定の区間を通過しているか否かを判定する区間通過判定手段をさらに具備し、前記区間通過判定手段が特定の区間を通過していると判定した場合には前記トリガー手段が前記トリガー信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の覚醒状態維持装置。
【請求項６】
車両の運転者の覚醒状態を維持する覚醒状態維持方法であって、
速度情報取得手段が、前記車両の速さに関する情報を取得し、
タイミング制御手段が、前記速さに基づいて時間情報を算出し、
トリガー手段が、所定の時間間隔を空けて、トリガー信号を出力し、
視覚刺激制御手段が、前記トリガー信号を取得したとき、前記時間情報と前記速さとの積に応じた仮想離間距離を算出し、仮想空間上で当該仮想離間距離だけ前記車両から離れた位置に視覚刺激仮想物体を配置し、前記視覚刺激仮想物体を所定の表示方法に応じて表示するための視覚刺激画像を生成し、表示させると共に、前記表示のタイミングから前記時間情報をカウントダウンし、前記時間情報と前記速さとの積に応じた位置に前記視覚刺激仮想物体を配置した前記視覚刺激画像を表示し、
感覚刺激制御手段が、前記表示のタイミングから前記時間情報をカウントダウンし、前記時間情報がゼロ未満になったときに音信号もしくは振動を出力する覚醒状態維持方法。
【請求項７】
（削除）
【国際調査報告】
2011138855.tif 000025
2011138855.tif 000026
2011138855.tif 000027
2011138855.tif 000028